本发明涉及一种吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料及制备方法。
技术背景
有机太阳能电池最早是由瑞士的科学家
吩噁嗪是一种强供电子单元，具有非平面的蝴蝶型分子结构，可有效的抑制染料分子聚集，减少暗电流，在染料的设计和合成中有着和广泛的应用。
基于以上的经验，本发明结合二苯胺，吩噻嗪，制备了一种宽吸收光谱的有机染料。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种合成宽吸收光谱的有机染料及制备方法，提高光电转化效率的方法。
本发明涉及的吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料分子结构如图1，吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料具体合成路线见图2。
吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料制备方法的具体步骤为：
(1)量取100ml的分析纯四氢呋喃加入三口瓶中，称取10.0122g(50mmol)吩噻嗪、6.0334g(55mmol)叔丁基醇钾，惰性气体保护下，室温搅拌1小时，针头打入13.3ml(75mmol)分析纯溴代异辛烷，升温回流，柱色谱跟踪，反应物浓度基本不断，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(dcm)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，中性氧化铝柱色谱分离(分析纯石油醚洗脱)，真空干燥箱烘干至恒重，得10.0328g黄色油状液体即产物1。
(2)量取10ml的分析纯四氢呋喃加入三口瓶中，称取6.1923g(20mmol)步骤(1)所得产物1冰水浴避光搅拌溶解，避光称取3.5600g(20mmol)n-溴代琥珀酰亚胺溶于50ml的分析纯四氢呋喃溶液中，避光恒压滴液漏斗缓慢滴加，柱色谱跟踪，反应物浓度基本不断，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(dcm)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯石油醚洗脱)，旋干得黄色油状液体，真空干燥箱烘干至恒重得产物2。
(3)量取50ml的分析纯甲苯加入三口瓶中，称取3.07g(7.9mmol)中间体2、1.47g(8.2mmol)二苯胺、2.4680g(24mmol)叔丁基醇钠，搅拌溶解，惰性气体保护下，加入0.09g(0.4mmol)醋酸钯，升温回流，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(dcm)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯二氯甲烷/分析纯石油醚，梯度洗脱)，旋干得淡绿色油状液体，真空干燥箱烘干至恒重得产物3。
(4)称取1.7263g(3.614mmol)步骤(3)所得产物3，其他原料配比以及后处理与步骤(2)一致，得淡绿色黏稠液体即产物4。
(5)量取35ml的分析纯四氢呋喃加入3口瓶中，称取0.8320g(1.5mmol)步骤(4)所得产物4和0.2808g(1.8mmol)5-醛基-2-噻吩硼酸，搅拌溶解，惰性气体保护，加入0.0863g(0.075mmol)四(三苯基磷)钯，升温回流，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(dcm)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯二氯甲烷/分析纯石油醚，梯度洗脱)，旋干得棕红色固体，真空干燥箱烘干至恒重得产物5。
(6)量取20ml的分析纯氯仿加入三口瓶中，称取0.4233g(0.63mmol)步骤(5)所得产物5和0.3655g(4.3mmol)氰基丙烯酸，搅拌溶解，惰性气体保护，打入4.3mmol分析纯哌啶，升温回流，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应；后处理：氯仿稀释，适量的稀盐酸洗，水洗，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯二氯甲烷/无水甲醇，梯度洗脱)，旋干得紫黑色固体，真空干燥箱烘干至恒重得吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料。
本发明工艺简单，成本低廉，制得的宽吸收光谱有机染料不含金属，对环境友好，该染料在可见光区具有良好的光谱响应性能，在染料敏化太阳能电池中具有很好的应用前景，有望取代传统硅太阳能电池。
附图说明
图1为本发明吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料结构图。
图2为本发明吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料的具体合成路线图；其中：i)溴代异辛烷，叔丁醇钾,四氢呋喃；ii)nbs，四氢呋喃；iii)二苯胺，叔丁基醇钠，叔丁基膦，pd(oac)2，甲苯；iv)5-醛基-2-噻吩硼酸，四(三苯基磷)钯，四氢呋喃；v)哌啶，氰乙酸，氯仿；pt1)吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料。
图3为本发明吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料的紫外可见光谱图。
具体实施方式
实施例：
(1)量取100ml的分析纯四氢呋喃加入三口瓶中，称取一份10.0122g(50mmol)吩噻嗪、6.0334g(55mmol)叔丁基醇钾，惰性气体保护下，室温搅拌1小时，针头打入13.3ml(75mmol)分析纯溴代异辛烷，升温回流，柱色谱跟踪，反应物浓度基本不断，停止反应。后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(dcm)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，中性氧化铝柱色谱分离(分析纯石油醚洗脱)，真空干燥箱烘干至恒重，得10.0328g黄色油状液体即产物1，(产率64.6％)。1hnmr(cdcl3,400mhz)δ(tms,ppm):7.20-7.16(m,4h),7.14-7.08(m,2h),7.05-6.97(m,2h),2.40-2.28(t,1h),1.58-1.37(t,10h),0.88-0.72(m,6h).m/s＝311.5。
(2)量取10ml的分析纯四氢呋喃加入三口瓶中，称取6.1923g(20mmol)步骤(1)所得产物1冰水浴避光搅拌溶解，避光称取3.5600g(20mmol)n-溴代琥珀酰亚胺溶于50ml的分析纯四氢呋喃溶液中，避光恒压滴液漏斗缓慢滴加，柱色谱跟踪，反应物浓度基本不断，停止反应。后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(dcm)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯石油醚洗脱)，旋干得黄色油状液体，真空干燥箱烘干至恒重得产物2(3.89g，产率50％)。1hnmr(cdcl3,400mhz)δ(tms,ppm):7.20-6.97(m,4h),6.82-6.80(m,3h),2.82-2.70(t,1h),2.43-2.25(t,1h),2.43-2.25(m,10h),0.88-0.71(m,6h).m/s＝390.4。
(3)量取50ml的分析纯甲苯加入三口瓶中，称取3.07g(7.9mmol)步骤(2)所得产物2、1.47g(8.2mmol)二苯胺、2.4680g(24mmol)叔丁基醇钠，搅拌溶解，惰性气体保护下，加入0.09g(0.4mmol)醋酸钯，升温回流，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(dcm)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯二氯甲烷/分析纯石油醚，梯度洗脱)，旋干得淡绿色油状液体，真空干燥箱烘干至恒重得产物3(1.9g，产率52％)。1hnmr(cdcl3,400mhz)δ(tms,ppm):7.23-7.18(m,6h),7.16-7.04(m,4h),6.97-6.87(m,4h),6.85-6.77(d,2h),1.80-1.62(t,1h),1.27-1.11(m,10h),0.88-0.74(m,6h).m/s＝478.7。
(4)称取1.7263g(3.614mmol)步骤(3)所得产物3，其他原料配比以及后处理与步骤(2)一致，得淡绿色黏稠液体即产物4(0.8964g，产率44.5％)。1hnmr(cdcl3,400mhz)δ(tms,ppm):7.46-7.44(d,1h),7.26-7.19(m,5h),7.18-7.14(m,3h),6.97-6.83(d,5h),6.78-6.68(d,2h),2.15-2.06(m,1h),1.60-1.47(m,4h),1.40-1.32(m,2h),1.22-1.14(m,4h),0.85-0.74(m,6h).m/s＝557.6。
(5)量取35ml的分析纯四氢呋喃加入3口瓶中，称取0.8320g(1.5mmol)步骤(4)所得产物4和0.2808g(1.8mmol)5-醛基-2-噻吩硼酸，搅拌溶解，惰性气体保护，加入0.0863g(0.075mmol)四(三苯基磷)钯，升温回流，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应；后处理：冷却，旋干，用分析纯二氯甲烷(dcm)溶解，水洗，萃取，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯二氯甲烷/分析纯石油醚，梯度洗脱)，旋干得棕红色固体，真空干燥箱烘干至恒重得产物5(0.4233g，产率42.3％)。1hnmr(cdcl3,400mhz)δ(tms,ppm):9.78-9.76(s,1h),7.69-7.58(d,1h),7.49-7.37(m,3h),7.28-7.14(m,6h),7.07-6.92(d,4h),6.90-6.74(m,2h),2.14-2.06(m,1h),1.60-1.47(m,4h),1.42-1.30(m,2h),1.29-1.11(m,4h),0.90-0.71(m,6h).m/s＝588.8。
(6)量取20ml的分析纯氯仿加入三口瓶中，称取0.4233g(0.63mmol)步骤(5)所得产物5和0.3655g(4.3mmol)氰基丙烯酸，搅拌溶解，惰性气体保护，打入4.3mmol分析纯哌啶，升温回流，用薄层色谱跟踪反应至反应物浓度基本不变，停止反应；后处理：氯仿稀释，适量的稀盐酸洗，水洗，收集有机相，旋干，硅胶柱色谱分离(分析纯二氯甲烷/无水甲醇，梯度洗脱)，旋干得紫黑色固体，真空干燥箱烘干至恒重得吩噻嗪基宽吸收光谱有机染料(0.3915g，84.7％)。1hnmr(dmso,400mhz)δ(tms,ppm):8.42-8.31(s,1h),7.79-7.86(d,1h),7.72-7.55(m,3h),7.38-7.31(m,2h),7.28-7.19(t,1h),7.17-7.08(m,5h),7.03-6.80(m,5h),3.83-3.70(m,2h),1.88-1.77(m,1h),1.48-1.34(m,4h),1.32-1.13(m,6h),0.88-0.77(m,6h).m/s＝655.9。
图3的紫外光谱图可以看出最大吸收波长达到了447nm，光谱带隙达到了560nm，能有效地对太阳光进行吸收。